DE102021213963A1 - Subassembly for a battery and battery - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorbaugruppe (10) für eine Batterie (1) zum Anbringen an einer Gehäuseinnenseite (5) der Batterie (1) zwecks elektrischem Verbinden von Batteriezellen (4) mit einem auf der von der Gehäuseinnenseite (5) abgewandten Gehäuseaußenseite (6) angeordneten elektrischen Stecker (8).Eine vereinfachte Herstellung der Batterie (1) wird dadurch erreicht, dass die Vorbaugruppe (10) einen elektrisch isolierenden Steckersockel (101) sowie eine Leiterplatte (103) aufweist, welche mittels zumindest einer Vorbauverbindung (105) mechanisch miteinander verbunden und somit vormontiert sind.Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Batterie (1) mit einer solchen Vorbaugruppe (105).The present invention relates to a subassembly (10) for a battery (1) for attachment to a housing inside (5) of the battery (1) for the purpose of electrically connecting battery cells (4) to a housing outside (6 ) arranged electrical plug (8). A simplified production of the battery (1) is achieved in that the pre-assembly (10) has an electrically insulating plug base (101) and a printed circuit board (103) which is mechanically connected by means of at least one pre-assembly connection (105). are connected to one another and are therefore pre-assembled. The invention also relates to a battery (1) with such a pre-assembly (105).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorbaugruppe für eine Batterie zum Anbringen an einem Gehäuse der Batterie zwecks elektrischem Verbinden von Batteriezellen der Batterie. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Batterie mit einer solchen Vorbaugruppe.The present invention relates to a sub-assembly for a battery for attachment to a housing of the battery for the purpose of electrically connecting battery cells of the battery. The invention also relates to a battery with such a pre-assembly.
Eine Batterie weist üblicherweise Batteriezellen auf, die in einem Gehäuse der Batterie aufgenommen sind. Gewöhnlich weisen Batterien ferner außerhalb des Gehäuses einen Stecker auf, über welche eine elektrische Verbindung mit den Batteriezellen hergestellt werden kann. Der Stecker weist in der Regel zumindest einen elektrischen Anschluss auf, welcher in das Gehäuse ragt, und der durch eine elektrisch isolierende Steckersockel geführt ist. Der Steckersockel ist üblicherweise in einer Gehäuseöffnung im Gehäuse angeordnet, durch welche der zumindest eine Anschluss des Steckers hindurch in das Gehäuse ragt.A battery usually has battery cells that are accommodated in a housing of the battery. Batteries also usually have a plug outside of the housing, via which an electrical connection can be established with the battery cells. As a rule, the plug has at least one electrical connection which protrudes into the housing and which is routed through an electrically insulating plug base. The connector base is usually arranged in a housing opening in the housing, through which the at least one connection of the connector protrudes into the housing.
Eine solche Batterie ist aus der
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für eine Baugruppe für eine Batterie der eingangs genannten Art sowie für eine Batterie mit einer solchen Baugruppe verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche insbesondere Nachteile aus dem Stand der Technik bekannter Lösungen beseitigen. Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabe, für die Baugruppe und für die Batterie Ausführungsformen anzugeben, die sich durch eine vereinfachte Herstellung der Batterie auszeichnen.The present invention is concerned with the task of specifying improved or at least different embodiments for an assembly for a battery of the type mentioned at the outset and for a battery with such an assembly, which in particular eliminates the disadvantages of solutions known from the prior art. In particular, the invention is concerned with the task of specifying embodiments for the assembly and for the battery that are distinguished by simplified manufacture of the battery.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine vormontierte Einheit mit einem elektrisch isolierenden Steckersockel sowie einer Leiterplatte an einer Innenseite eines Gehäuses einer Batterie anzubringen, wobei der Steckersockel dem Durchführen von Steckeranschlüssen eines außerhalb des Gehäuses angeordneten Steckers der Batterie dient und die Leiterplatte mit zumindest einem der Steckeranschlüsse elektrisch verbunden wird. Somit entfällt ein separates Anbringen des Steckersockels und der Leiterplatte am Gehäuse, sodass die Herstellung und Montage der Batterie vereinfacht ist. Dabei sind der Steckersockel und die Leiterplatte in der vormontierten Einheit relativ zueinander derart ausgerichtet, dass ein gemeinsames Anbringen am Gehäuse sowie ein Führen der Steckeranschlüsse durch die gesamte Einheit möglich ist. Somit lässt sich die Vorbaugruppe vereinfacht am Gehäuse anbringen und/oder mit den Steckeranschlüsse verbinden. Darüber hinaus erlaubt es die Leiterplatte, elektronische Bauteile vereinfacht zwischen dem Stecker und im Gehäuse aufgenommene Batteriezellen zu schalten, sodass wiederum die Herstellung und Montage der Batterie vereinfacht ist.The present invention is based on the general idea of attaching a preassembled unit with an electrically insulating connector base and a printed circuit board to an inside of a battery housing, the connector base serving to feed through connector connections of a battery connector arranged outside the housing and the printed circuit board having at least one of the connector terminals is electrically connected. This means that there is no need to attach the connector socket and the printed circuit board separately to the housing, so that the manufacture and assembly of the battery is simplified. The connector base and the printed circuit board in the preassembled unit are aligned relative to one another in such a way that it is possible to attach them together to the housing and to route the connector connections through the entire unit. In this way, the subassembly can be attached to the housing and/or connected to the plug connections in a simplified manner. In addition, the printed circuit board allows electronic components to be connected in a simplified manner between the connector and the battery cells accommodated in the housing, so that in turn the production and assembly of the battery is simplified.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist eine Baugruppe für eine Batterie den elektrisch isolierenden Steckersockel sowie die Leiterplatte auf. Die Baugruppe dient dem Anbringen an einer Innenseite eines Gehäuses der Batterie, welche nachfolgend auch als Gehäuseinnenseite bezeichnet wird. Mittels der Baugruppe wird dabei ein außerhalb des Gehäuses angeordneter Stecker der Batterie mit im Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen der Batterie elektrisch verbunden. Der Steckersockel weist dabei zumindest eine Öffnung zum Durchführen eines elektrischen Steckeranschlusses des Steckers auf, welche nachfolgend auch als Sockelsteckeröffnung bezeichnet wird. Die Leiterplatte weist für zumindest eine der wenigstens einen Sockelsteckeröffnungen eine zugehörige Öffnung auf, welche nachfolgend auch als Platinensteckeröffnung bezeichnet wird. Dabei sind der Steckersockel und die Leiterplatte durch wenigstens eine Verbindung miteinander mechanisch verbunden, welche nachfolgend auch als Vorbauverbindung bezeichnet wird. Die zumindest eine Vorbauverbindung verbindet den Steckersockel und die Leiterplatte so mechanisch miteinander, dass die jeweilige Sockelsteckeröffnung mit der zugehörigen Platinensteckeröffnung in Überdeckung steht, und sodass die Baugruppe vormontiert ist und sich als vormontierte Einheit an der Gehäuseinnenseite anbringen lässt. Die Baugruppe ist also vormontiert und somit eine Vorbaugruppe.According to the idea of the invention, an assembly for a battery has the electrically insulating connector base and the printed circuit board. The assembly is used to attach to an inside of a housing of the battery, which is also referred to below as the housing inside. By means of the assembly, a plug of the battery that is arranged outside of the housing is electrically connected to battery cells of the battery that are accommodated in the housing. In this case, the plug base has at least one opening for passing through an electrical plug connection of the plug, which is also referred to below as the base plug opening. The printed circuit board has an associated opening for at least one of the at least one socket connector openings, which is also referred to below as the printed circuit board connector opening. The connector base and the printed circuit board are mechanically connected to one another by at least one connection, which is also referred to below as a front-end connection. The at least one stem connection mechanically connects the connector socket and the printed circuit board to one another in such a way that the respective socket connector opening overlaps with the associated circuit board connector opening, and so that the assembly is preassembled and can be attached to the inside of the housing as a preassembled unit. The assembly is therefore pre-assembled and therefore a pre-assembly.
Die zumindest eine Vorbauverbindung ist vorteilhaft zu der zumindest einen Sockelsteckeröffnung beabstandet. Somit kann der zumindest eine Steckeranschluss vereinfacht durch die Vorbaugruppe, insbesondere durch den Steckersockel, geführt werden. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellung und/Montage der Batterie.The at least one stem connection is advantageously spaced apart from the at least one socket plug opening. The at least one plug connection can thus be guided in a simplified manner through the subassembly, in particular through the plug socket. This leads to simplified manufacture and/or assembly of the battery.
Die Leiterplatte ist in der Batterie vorteilhaft auf der von der Gehäuseinnenseite abgewandten Seite des Steckersockels angeordnet. Somit kommt es zur einer mechanischen Stützung der Leiterplatte an der Gehäuseinnenseite unter Zwischenlage des Steckersockels und zugleich mit dem Steckersockel zu einer elektrischen Isolierung der Leiterplatte gegenüber der Gehäuseinnenseite.The printed circuit board is advantageously arranged in the battery on the side of the plug socket facing away from the inside of the housing. This results in a mechanical support of the printed circuit board on the inside of the housing with the interposition of the plug socket and at the same time with the plug socket in an electrical insulation of the printed circuit board from the inside of the housing.
Zumindest eine der wenigstens einen Platinensteckeröffnung dient bevorzugt dem elektrischen Verbinden mit einem zugehörigen Steckeranschluss des Steckers. Zu diesem Zweck kann die Platinensteckeröffnung in der Art einer Durchkontaktierung ausgestaltet, insbesondere als Via ausgebildet, sein.At least one of the at least one board connector opening is preferably used for electrical connection to an associated connector of the connector. For this purpose, the circuit board plug opening can be designed in the manner of a plated-through hole, in particular designed as a via.
Die Leiterplatte trägt zweckmäßig zumindest ein elektronisches Bauteil.The circuit board expediently carries at least one electronic component.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Leiterplatte zumindest ein elektronisches Bauteil zur Reduzierung elektromagnetischer Störungen trägt. Somit wird die elektromagnetische Verträglichkeit, auch kurz als „EMV“ bekannt, der Batterie verbessert. Zu diesem Zweck kann zumindest eines der wenigstens einen elektronischen Bauteile als ein Entstörkondensator, insbesondere als ein Y-Kondensator, ausgebildet sein.Embodiments are preferred in which the printed circuit board carries at least one electronic component for reducing electromagnetic interference. This improves the electromagnetic compatibility, also known as "EMC" for short, of the battery. For this purpose, at least one of the at least one electronic component can be embodied as an interference suppression capacitor, in particular as a Y-capacitor.
Unter mechanische Verbindung ist vorliegend insbesondere eine derartige mechanische Verbindung zu verstehen, welche die entsprechend mechanisch miteinander verbundenen Komponenten relativ zueinander ausrichtet und/oder fixiert.In the present case, mechanical connection is to be understood in particular as such a mechanical connection which aligns and/or fixes the corresponding mechanically connected components relative to one another.
Das Gehäuse der Batterie begrenzt ein Volumen, in welchem zumindest eine Batteriezelle, vorteilhaft zwei oder mehr Batteriezellen, der Batterie aufgenommen sind. Dabei können zwei oder mehr Batteriezellen zu einem Zellenmodul zusammengefasst sein.The housing of the battery delimits a volume in which at least one battery cell, advantageously two or more battery cells, of the battery are accommodated. In this case, two or more battery cells can be combined to form a cell module.
Mittels der Vorbaugruppe erfolgt eine elektrische Verbindung zumindest einer der wenigstens einen Batteriezellen, insbesondere zumindest eines Zellenmoduls, mit dem Stecker. Der Stecker kann durch eine entsprechende Leitung, welche nachfolgend auch als Versorgungsleitung bezeichnet wird, mit einer entsprechenden Anwendung verbunden werden, sodass die Versorgungsleitung die Batteriezellen über die Steckeranschlüsse mit der Anwendung verbindet. Dabei kann die Anwendung mittels der Batterie versorgt, also ein Verbraucher sein und/oder die Batterie aufladen.At least one of the at least one battery cells, in particular at least one cell module, is electrically connected to the connector by means of the subassembly. The plug can be connected to a corresponding application by a corresponding line, which is also referred to below as a supply line, so that the supply line connects the battery cells to the application via the plug connections. The application can be powered by the battery, ie it can be a consumer and/or charge the battery.
Vorstellbar ist es, dass zumindest eine der wenigstens einen Vorbauverbindungen vom Steckersockel und/oder der Leiterplatte separate Verbindungsmittel, beispielsweise eine Schraube, aufweist.It is conceivable that at least one of the at least one front-end connections from the plug socket and/or the printed circuit board has separate connection means, for example a screw.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen zumindest eine der wenigstens einen Vorbauverbindungen, vorteilhaft die jeweilige Vorbauverbindung, durch dem Steckersockel und/oder der Leiterplatte eigene Komponenten ausgebildet ist. Somit kommt es zu einer vereinfachten Umsetzung der Vorbauverbindung und einer kostengünstigen Herstellung der Vorbaugruppe und somit der Batterie.Embodiments are preferred in which at least one of the at least one front-end connections, advantageously the respective front-end connection, is formed by components specific to the plug socket and/or the printed circuit board. This results in a simplified implementation of the stem connection and a cost-effective production of the stem assembly and thus the battery.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist zumindest eine der wenigstens einen Vorbauverbindungen eine Formschlussverbindung. Dies führt zu einer vereinfachten Umsetzung der Vorbaugruppe.In advantageous embodiments, at least one of the at least one stem connection is a positive connection. This leads to a simplified implementation of the preliminary assembly.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist zumindest eine der wenigstens einen Vorbauverbindungen eine Rastverbindung. Somit lassen sich die Leiterplatte und der Steckersockel vereinfacht miteinander verbinden und relativ zueinander ausrichten.In preferred embodiments, at least one of the at least one stem connection is a snap-in connection. The printed circuit board and the plug base can thus be connected to one another and aligned relative to one another in a simplified manner.
Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst zumindest eine der wenigstens einen Rastverbindungen einen vom Steckersockel in Richtung der Leiterplatte abstehenden Rastkörper des Steckersockels. Der Rastkörper weist eine Rastnase auf. Zudem weist die Rastverbindung eine dem Rastkörper zugehörige Öffnung der Leiterplatte auf, durch welche hindurch die Rastnase einrastet. Die Öffnung wird nachfolgend auch als Platinenvorbauöffnung bezeichnet. Somit ist eine einfache Umsetzung der Rastverbindung und folglich der Vorbauverbindung mit einem einfachen und präzisen Ausrichten der Leiterplatte zum Steckersockel mittels dem Steckersockel und der Leiterplatte eigenen Komponenten gegeben. Somit lassen sich die Vorbaugruppe sowie die Batterie vereinfacht, präzise und kostengünstig herstellen.In preferred embodiments, at least one of the at least one snap-in connection includes a snap-in body of the connector base protruding from the connector base in the direction of the printed circuit board. The locking body has a locking lug. In addition, the latching connection has an opening in the printed circuit board associated with the latching body, through which the latching lug latches. The opening is also referred to below as a sinker front opening. Thus, a simple implementation of the snap-in connection and consequently the front-end connection is given with a simple and precise alignment of the printed circuit board to the plug socket by means of the plug socket and the components belonging to the printed circuit board. The pre-assembly and the battery can thus be manufactured in a simplified, precise and cost-effective manner.
Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Vorbaugruppe für zumindest eine der wenigstens einen Sockelsteckeröffnungen und somit für den zugehörigen Steckeranschluss eine zugehörige elektrische Leitung auf, welche mittels zumindest einer der wenigstens einen Vorbauverbindungen mechanisch mit dem Steckersockel und der Leiterplatte verbunden ist, sodass die Vorbaugruppe vormontiert ist und sich als vormontierte Einheit an der Gehäuseinnenseite anbringen lässt. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung der Montage und Herstellung der Batterie. Zudem ist somit die vormontierte Vorbaugruppe vereinfacht und/oder kostengünstig ausgebildet/hergestellt.In preferred embodiments, the pre-assembly has an associated electrical line for at least one of the at least one socket plug openings and thus for the associated plug connection, which is mechanically connected to the plug socket and the circuit board by means of at least one of the at least one pre-assembly connections, so that the pre-assembly is pre-assembled and itself can be attached to the inside of the housing as a preassembled unit. This further simplifies assembly and manufacture of the battery. In addition, the preassembled subassembly is simplified and/or designed/manufactured in a cost-effective manner.
Die zumindest eine Leitung dient vorteilhaft dem elektrischen Verbinden des zugehörigen Steckeranschlusses mit zumindest einer der Batteriezellen, vorteilhaft mit wenigstens einem Zellenmodul. Das heißt, dass die zumindest eine Leitung in der Batterie den zugehörigen Steckeranschluss elektrisch mit zumindest einer der Batteriezellen, vorteilhaft mit wenigstens einem Zellenmodul, verbindet.The at least one line advantageously serves to electrically connect the associated plug connection to at least one of the battery cells, advantageously to at least one cell module. This means that the at least one line in the battery electrically connects the associated plug connection to at least one of the battery cells, advantageously to at least one cell module.
Die jeweilige elektrische Leitung kann beliebig ausgebildet sein.The respective electrical line can be designed in any way.
Vorstellbar ist es, zumindest eine der wenigstens einen elektrischen Leitungen als ein Kabel auszubilden.It is conceivable for at least one of the at least one electrical lines to be in the form of a cable.
Vorteilhaft ist zumindest eine der wenigstens einen Leitungen, bevorzugt die jeweilige Leitung, als eine Schiene, nachfolgend auch als Leiterschiene bezeichnet, ausgebildet. Somit wird eine vereinfachte Montage und Herstellung der Vorbaugruppe und der Batterie erreicht.At least one of the at least one lines, preferably the respective line, is advantageously embodied as a rail, also referred to below as a conductor rail. A simplified assembly and manufacture of the pre-assembly and the battery is thus achieved.
Prinzipiell kann zumindest eine der wenigstens einen Leitungen auf der vom Steckersockel abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet sein.In principle, at least one of the at least one line can be arranged on the side of the printed circuit board facing away from the plug socket.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist zumindest eine der wenigstens einen elektrischen Leitungen, bevorzugt die jeweilige Leitung, zwischen der Leiterplatte und dem Steckersockel angeordnet und mittels der zumindest einen Vorbauverbindungen mit dem Steckersockel und der Leiterplatte mechanisch verbunden. Somit ist eine vereinfachte Handhabung der Vorbaugruppe erreicht. Zudem kann auf diese Weise eine elektrische Verbindung der Leiterplatte mit zumindest einem der Steckeranschlüsse über die Leitung erfolgen. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn zumindest eine der wenigstens einen elektrischen Leitungen zwischen der Leiterplatte und dem Steckersockel angeordnet und mittels der zumindest einen Vorbauverbindungen mit dem Steckersockel und der Leiterplatte mechanisch verbunden ist, sodass die elektrische Leitung in der Batterie mit dem Steckeranschluss verbunden ist und somit auch die Leiterplatte, insbesondere die zugehörige Platinensteckeröffnung, mit dem Steckeranschluss elektrisch verbindet. Vorteilhaft ist die jeweilige Leitung zwischen der Leiterplatte und dem Steckersockel angeordnet und verbindet in der Batterie einen zugehörigen Steckeranschluss mit der Leiterplatte, insbesondere mit einer zugehörigen Platinensteckeröffnung.In advantageous embodiments, at least one of the at least one electrical lines, preferably the respective line, is arranged between the circuit board and the connector base and is mechanically connected to the connector base and the circuit board by means of the at least one front-end connection. In this way, simplified handling of the front assembly is achieved. In addition, the printed circuit board can be electrically connected to at least one of the plug connections via the line in this way. Accordingly, it is preferred if at least one of the at least one electrical lines is arranged between the circuit board and the plug base and is mechanically connected to the plug base and the circuit board by means of the at least one front-end connections, so that the electrical line in the battery is connected to the plug connection and thus also the printed circuit board, in particular the associated circuit board plug opening, electrically connects to the plug connection. The respective line is advantageously arranged between the printed circuit board and the plug base and connects an associated plug connection in the battery to the printed circuit board, in particular to an associated circuit board plug opening.
Die mechanische Verbindung zumindest einer der wenigstens einen elektrischen Leitungen erfolgt vorteilhaft mittels einer Rastverbindung. Das heißt, dass die zumindest eine Vorbauverbindung, welche die zumindest eine Leitung mechanisch mit der Leiterplatte und dem Steuersockel verbindet, als eine Rastverbindung ausgebildet ist. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellung und Montage der Vorbaugruppe.The mechanical connection of at least one of the at least one electrical lines is advantageously effected by means of a snap-in connection. This means that the at least one stem connection, which mechanically connects the at least one line to the printed circuit board and the control base, is designed as a snap-in connection. This leads to a simplified manufacture and assembly of the preliminary assembly.
Bevorzugt weist die elektrische Leitung dabei für zumindest einen der wenigstens einen Rastkörper eine zugehörige Leitungsvorbauöffnung auf, durch welche der Rastkörper geführt ist, sodass die Rastverbindung die Leitung zwischen dem Steckersockel und der Leiterplatte einklemmt und somit mechanisch miteinander verbindet. Somit ist eine vereinfachte mechanische Verbindung der Leitung mit dem Steckersockel und der Leiterplatte hergestellt und die Vorbaugruppe somit auf einfache und kostengünstige Weise vormontiert.The electrical line preferably has an associated line front opening for at least one of the at least one latching body, through which the latching body is guided, so that the latching connection clamps the line between the plug base and the printed circuit board and thus mechanically connects it to one another. A simplified mechanical connection of the line to the plug socket and the printed circuit board is thus produced, and the subassembly is thus preassembled in a simple and cost-effective manner.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen zumindest eine der elektrischen Leitungen für zumindest eine der wenigstens einen Sockelsteckeröffnungen und somit für die zugehörige Platinensteckeröffnung und den zugehörigen Steckeranschluss eine zugehörige Leitungssteckeröffnung aufweist, welche mit der Sockelsteckeröffnung und der Platinensteckeröffnung in Überdeckung steht. Somit lässt sich die Vorbaugruppe in der Batterie auf einfache und stabile Weise an der Gehäuseinnenseite anbringen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Schraube durch die Platinensteckeröffnung, die zugehörige Leitungssteckeröffnung und die zugehörige Sockelsteckeröffnung geführt und mit dem Stecker, vorteilhaft mit dem zugehörigen Steckeranschluss, verschraubt sein. Dabei erfolgt mittels der Schraube bevorzugt neben der mechanischen Verbindung zugleich eine elektrische Verbindung. Das heißt insbesondere, dass die Schraube vorteilhaft elektrisch leitend ist. Somit wird die Herstellung der Batterie weiter vereinfacht und die elektrische Verbindung stabilisiert.Embodiments are advantageous in which at least one of the electrical lines for at least one of the at least one socket connector opening and thus for the associated circuit board connector opening and the associated connector connection has an associated line connector opening which overlaps with the socket connector opening and the circuit board connector opening. In this way, the pre-assembly in the battery can be attached to the inside of the housing in a simple and stable manner. For this purpose, for example, a screw can be guided through the circuit board connector opening, the associated cable connector opening and the associated socket connector opening and screwed to the connector, advantageously to the associated connector connection. In this case, an electrical connection is preferably made at the same time in addition to the mechanical connection by means of the screw. This means in particular that the screw is advantageously electrically conductive. This further simplifies the manufacture of the battery and stabilizes the electrical connection.
Vorteilhaft ist zumindest eine der wenigstens einen Leitungen als eine Leiterschiene ausgebildet, der einen entlang der Leiterplatte verlaufenden Abschnitt, nachfolgend auch als Steckerabschnitt bezeichnet, sowie einen geneigt oder quer zum Steckerabschnitt verlaufenden, Abschnitt, nachfolgend auch als Batterieabschnitt bezeichnet, aufweist. Der Batterieabschnitt überragt dabei die Leiterplatte auf der vom Steckersockel abgewandten Seite. Somit sind sowohl eine vereinfachte und stabile Verbindung der elektrischen Leitung in der Vorbaugruppe als auch eine vereinfachte und flexible Verbindung der Leitung innerhalb der Batterie gegeben.At least one of the at least one lines is advantageously designed as a conductor rail, which has a section running along the printed circuit board, also referred to below as the plug section, and a section running inclined or transverse to the plug section, also referred to below as the battery section. The battery section protrudes beyond the printed circuit board on the side facing away from the connector base. This results in both a simplified and stable connection of the electrical line in the front assembly and a simplified and flexible connection of the line within the battery.
Dabei dient der Batterieabschnitt vorteilhaft dem elektrischen Verbinden innerhalb der Batterie, insbesondere mit Batteriezellen der Batterie.In this case, the battery section is advantageously used for electrical connection within the battery, in particular with battery cells of the battery.
Der Steckerabschnitt dient vorteilhaft dem Verbinden der Leitung mit der Leiterplatte und/oder dem Steckersockel. Bevorzugt ist der Steckerabschnitt zwischen der Leiterplatte und dem Steckersockel angeordnet und vorteilhaft mittels zumindest einer der wenigstens einen Vorbauverbindungen eingeklemmt. Bevorzugt weist der Steckerabschnitt die zumindest eine Leitungsvorbauöffnung und/oder die Leitungssteckeröffnung auf.The connector section advantageously serves to connect the line to the printed circuit board and/or the connector base. The connector section is preferably arranged between the circuit board and the connector base and is advantageously clamped in place by means of at least one of the at least one front-end connections. The plug section preferably has the at least one line extension opening and/or the line plug opening.
Prinzipiell kann die Vorbaugruppe für lediglich einen zugehörigen Steckeranschluss des Steckers ausgebildet sein.In principle, the pre-assembly can be designed for only one associated plug connection of the plug.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Vorbaugruppe für zumindest zwei zueinander beabstandete Steckeranschlüsse des Steckers ausgebildet ist. Die zumindest zwei Steckeranschlüsse sind vorteilhaft unterschiedlich gepolt und/oder dienen unterschiedlichen Zwecken.Embodiments are preferred in which the subassembly is designed for at least two plug connections of the plug that are spaced apart from one another. The at least two plugs connections are advantageously polarized differently and/or serve different purposes.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Vorbaugruppe für drei zueinander beabstandete Steckeranschlüsse ausgebildet ist, wobei die Vorbaugruppe in der Batterie mit zwei der Steckeranschlüsse elektrisch verbunden und vom dritten Steckeranschluss elektrisch getrennt ist. Somit können alle üblicherweise vorhandenen Steckeranschlüsse des Steckers durch die Vorbaugruppe, insbesondere durch den Steckersockel, geführt sein.Embodiments are preferred in which the pre-assembly is designed for three plug connections spaced apart from one another, the pre-assembly in the battery being electrically connected to two of the plug connections and being electrically separated from the third plug connection. In this way, all of the plug connections that are usually present on the plug can be routed through the pre-assembly, in particular through the plug base.
Bevorzugt sind also Ausführungsformen, bei denen der Steckersockel eine erste Sockelsteckeröffnung für einen ersten Steckeranschluss des Steckers und eine zur ersten Sockelsteckeröffnung beabstandete zweite Sockelsteckeröffnung für einen zweiten Steckeranschluss des Steckers aufweist. Ferner weist die Leiterplatte für die erste Sockelsteckeröffnung und somit für den ersten Steckeranschluss eine zugehörige erste Platinensteckeröffnung und für die zweite Sockelsteckeröffnung und somit für den zweiten Steckeranschluss eine zugehörige zweite Platinensteckeröffnung auf, sodass der erste Steckeranschluss und der zweite Steckeranschluss in der Batterie mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind. Zudem weist der Steckersockel eine dritte Sockelsteckeröffnung für einen dritten Steckeranschluss des Steckers und die Leiterplatte eine dritte Platinensteckeröffnung für die dritte Sockelsteckeröffnung und somit für den dritten Steckeranschluss auf, sodass der dritte Steckeranschluss die Vorbaugruppe elektrisch kontaktlos durchragt.Embodiments are therefore preferred in which the plug socket has a first socket plug opening for a first plug connection of the plug and a second socket plug opening, spaced apart from the first socket plug opening, for a second plug connection of the plug. Furthermore, the circuit board has an associated first circuit board connector opening for the first socket connector opening and thus for the first connector connection and an associated second circuit board connector opening for the second socket connector opening and thus for the second connector connection, so that the first connector connection and the second connector connection in the battery are electrically connected to the circuit board are connected. In addition, the connector socket has a third socket connector opening for a third connector connection of the connector and the printed circuit board has a third circuit board connector opening for the third socket connector opening and thus for the third connector connection, so that the third connector connection protrudes through the front assembly without making any electrical contact.
Die dritte Platinensteckeröffnung kann als eine seitliche offene Aussparung ausgebildet sein. Somit lässt sich die Leiterplatte kostengünstiger herstellen. Zudem ist auf diese Weise eine vereinfachte Montage der Vorbaugruppe in der Batterie und/oder eine zuverlässige, kontaktlose Durchführung des dritten Steckeranschlusses durch die Vorbaugruppe möglich.The third board connector opening can be designed as a side open recess. The printed circuit board can thus be produced more cost-effectively. In addition, in this way a simplified installation of the subassembly in the battery and/or a reliable, contactless passage of the third plug connection through the subassembly is possible.
Vorteilhaft handelt es sich bei dem ersten Steckeranschluss und dem zweiten Steckeranschluss jeweils um einen Versorgungsanschluss zum Versorgen eines Verbrauchers mittels der Batterie und/oder zum Laden der Batterie. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Steckeranschluss und dem zweiten Steckeranschluss jeweils um einen Hochvoltanschluss.Advantageously, the first plug connection and the second plug connection are each a supply connection for supplying power to a consumer using the battery and/or for charging the battery. In particular, the first plug connection and the second plug connection are each a high-voltage connection.
Vorteilhaft handelt es sich beim dritten Steckeranschluss um einen solchen, welcher zum Prüfen und/oder Steuern zum Einsatz kommt. Der dritte Steckeranschluss kann also ein Steueranschluss und/oder Prüfanschluss sein.The third plug connection is advantageously one that is used for checking and/or controlling. The third plug connection can therefore be a control connection and/or test connection.
Bevorzugt weist die Vorbaugruppe für die erste Sockelsteckeröffnung und somit für den ersten Steckeranschluss eine zugehörige erste elektrische Leitung und für die zweite Sockelsteckeröffnung und für den zweiten Steckeranschluss eine zugehörige zweite elektrische Leitung aufweist.The front assembly preferably has an associated first electrical line for the first socket plug opening and thus for the first plug connection and an associated second electrical line for the second socket plug opening and for the second plug connection.
Vorteilhaft ist die die Vorbaugruppe für die dritte Sockelsteckeröffnung und somit für den dritten Steckeranschluss frei von solchen elektrischen Leitungen.Advantageously, the sub-assembly for the third socket plug opening and thus for the third plug connection is free of such electrical lines.
Der Steckersockel kann prinzipiell auf beliebige Weise hergestellt sein, sofern er elektrisch isolierend ist.In principle, the plug base can be produced in any manner, provided it is electrically insulating.
Vorteilhaft handelt es sich bei dem Steckersockel um einen Kunststoffkörper. Der Steckersockel ist also aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff hergestellt. Dabei ist der Steckersockel als ein Körper ausgebildet, das heißt zusammenhängend und monolithisch.The plug base is advantageously a plastic body. The connector base is therefore made from an electrically insulating plastic. In this case, the connector base is designed as one body, that is to say continuous and monolithic.
Eine vereinfachte und kostengünstige Herstellung lässt sich durch einen als Spritzgusskörper ausgebildeten Steckersockel realisieren. Das heißt insbesondere, dass der Steckersockel aus Kunststoff spritzgegossen ist. Dabei ist der Steckersockel, wie erwähnt, als ein Körper ausgebildet, das heißt zusammenhängend und monolithisch.A simplified and cost-effective production can be realized by a connector base designed as an injection-molded body. This means in particular that the connector base is injection molded from plastic. As mentioned, the connector base is designed as one body, that is to say it is continuous and monolithic.
Bevorzugt sind die erste Sockelsteckeröffnung und/oder die zweite Sockelsteckeröffnung seitlich offen. Vorteilhaft ist die dritte Sockelsteckeröffnung zwischen erster und zweiter Sockelsteckeröffnung angeordnet. Somit lässt sich der Steckersockel vereinfacht und kostengünstiger herstellen.The first socket plug opening and/or the second socket plug opening are preferably open at the side. The third socket connector opening is advantageously arranged between the first and second socket connector opening. The connector base can thus be manufactured in a simplified and more cost-effective manner.
Es versteht sich, dass neben der Vorbaugruppe auch die Batterie mit der Vorbaugruppe zum Umfang dieser Erfindung gehört.It goes without saying that, in addition to the front assembly, the battery with the front assembly also belongs to the scope of this invention.
Die Batterie weist das Gehäuse mit den im Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen, sowie den Stecker auf. Die Vorbaugruppe verbindet zumindest einen Teil der Batteriezellen, beispielsweise zumindest ein Zellenmodul, elektrisch mit dem Stecker. Dabei isoliert der Steckersockel bevorzugt die Vorbaugruppe und/oder die elektrischen Anschlüsse gegenüber dem Gehäuse elektrisch. Ferner isoliert der Steckersockel die Steckeranschlüsse vorteilhaft gegeneinander elektrisch.The battery has the housing with the battery cells accommodated in the housing and the connector. The sub-assembly electrically connects at least part of the battery cells, for example at least one cell module, to the connector. In this case, the plug socket preferably electrically insulates the subassembly and/or the electrical connections from the housing. Furthermore, the plug base advantageously electrically insulates the plug connections from one another.
Der Stecker ist auf einer vom Volumen abgewandten Außenseite des Gehäuses, nachfolgend auch als Gehäuseaußenseite bezeichnet, angeordnet. Vorteilhaft ist der Stecker auf der Gehäuseaußenseite einer Gehäusewand des Gehäuses angeordnet. Die Gehäusewand weist eine Öffnung auf, durch welche hindurch wenigstens ein elektrischer Steckeranschluss des Steckers, bevorzugt der jeweilige Steckeranschluss, hindurch in das Gehäuse eindringt. Die Öffnung wird nachfolgend auch als Gehäusesteckeröffnung bezeichnet. Die Vorbaugruppe ist an einer dem Volumen zugewandten Gehäuseinnenseite der Gehäusewand angeordnet und elektrisch mit zumindest einem der wenigstens einen Steckeranschlüsse verbunden.The plug is arranged on an outside of the housing facing away from the volume, also referred to below as the outside of the housing. The connector is advantageously arranged on the outside of a housing wall of the housing. The housing wall has an opening through which at least one electrical plug connection of the plug, preferably the respective plug connection, penetrates into the housing. The opening is also referred to below as the housing connector opening. The subassembly is arranged on a housing inner side of the housing wall facing the volume and is electrically connected to at least one of the at least one plug connections.
Der Stecker und die Vorbaugruppe sind vorteilhaft und zweckmäßig jeweils am Gehäuse, insbesondere an der Gehäusewand, befestigt.The connector and the subassembly are advantageously and expediently each attached to the housing, in particular to the housing wall.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen weist die Batterie für zumindest einen der wenigstens einen Steckeranschlüsse sowie für die zugehörige Sockelsteckeröffnung und Platinensteckeröffnung eine zugehörige Schraube auf, welche durch die Sockelsteckeröffnung und Platinensteckeröffnung hindurch mit dem Steckeranschluss verschraubt ist. Dabei verbindet die Schraube den Steckeranschluss elektrisch mit der Vorbaugruppe und die Vorbaugruppe mechanisch mit der Gehäusewand. Das heißt insbesondere, dass die Befestigung der Vorbaugruppe an der Gehäusewand mittels der zumindest einen Schraube erfolgt. Somit erfolgt eine Vereinfachung des Anbringens der Vorbaugruppe am Gehäuse sowie eine Vereinfachung der elektrischen Verbindung der Vorbaugruppe mit dem Stecker. Das heißt, dass auf diese Weise die Herstellung und Montage der Batterie vereinfacht sind. Dabei lässt sich die Schraube durch die vormontierte Vorbaugruppe, in welcher die entsprechenden Öffnungen der Vorbaugruppe in Überdeckung sind, einfach und zügig in den zugehörigen Steckeranschluss Schrauben. Das heißt, dass eine separate Ausrichtung der Öffnungen der Vorbaugruppe zueinander bereits in der Vorbaugruppe realisiert ist, sodass eine solche Ausrichtung beim Anbringen an der Gehäusewand entfällt.In advantageous embodiments, the battery has an associated screw for at least one of the at least one plug connections and for the associated base plug opening and board plug opening, which screw is screwed through the base plug opening and board plug opening to the plug connection. The screw connects the plug connection electrically to the front assembly and the front assembly mechanically to the housing wall. This means in particular that the front assembly is attached to the housing wall by means of the at least one screw. This simplifies the attachment of the subassembly to the housing and simplifies the electrical connection of the subassembly to the plug. This means that the manufacture and assembly of the battery are simplified in this way. The screw can be easily and quickly screwed into the associated plug connection through the preassembled subassembly, in which the corresponding openings of the subassembly overlap. This means that a separate alignment of the openings of the pre-assembly with one another is already implemented in the pre-assembly, so that such an alignment is not required when attaching to the housing wall.
Vorteilhaft ist die zumindest eine Schraube auch durch eine zugehörige Leitungssteckeröffnung geführt. Die Leitungssteckeröffnung ist, wie vorstehend erwähnt, mit der zugehörigen Platinensteckeröffnung und der zugehörigen Sockelsteckeröffnung bereits in der vormontierte Vorbaugruppe in Überdeckung und somit ausgerichtet. In der Folge lässt sich die Schraube vereinfacht zügig auch durch die Leitungssteckeröffnung führen.The at least one screw is advantageously also guided through an associated cable connector opening. As mentioned above, the line connector opening already overlaps and is therefore aligned with the associated circuit board connector opening and the associated socket connector opening in the preassembled subassembly. As a result, the screw can also be quickly and easily guided through the cable connector opening.
Die Befestigung des Steckers am Gehäuse, insbesondere an der Gehäusewand, kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.In principle, the connector can be attached to the housing, in particular to the housing wall, in any desired manner.
Vorteilhaft weist die Batterie zumindest eine zur Vorbaugruppe beabstandete Schraubverbindung auf, welche den Stecker am Gehäuse befestigt. Somit es beispielsweise möglich, den Stecker vor dem Anbringen der Vorbaugruppe am Gehäuse zu befestigen, sodass wiederum die Herstellung und Montage der Batterie vereinfacht ist.Advantageously, the battery has at least one screw connection spaced apart from the subassembly, which fastens the connector to the housing. It is thus possible, for example, to attach the plug to the housing before attaching the subassembly, so that in turn the production and assembly of the battery is simplified.
Der Stecker weist vorteilhaft an der Gehäuseaußenseite eine Dose zum Anschließen einer elektrischen Versorgungsleitung auf. Über die Dose können also der Stecker und folglich die Vorbaugruppe und die Batteriezellen mit der Versorgungsleitung elektrisch verbunden werden. Die Versorgungsleitung führt beispielsweise zu einem mittels der Batterie elektrisch versorgten Verbraucher. Alternativ oder zusätzlich kann die Versorgungsleitung zu einem Ladeanschluss zum Laden der Batterie führen.The connector advantageously has a socket on the outside of the housing for connecting an electrical supply line. The plug and consequently the subassembly and the battery cells can be electrically connected to the supply line via the socket. The supply line leads, for example, to a consumer that is electrically powered by the battery. Alternatively or additionally, the supply line can lead to a charging connection for charging the battery.
Bevorzugt ist die Dose parallel zur Gehäusewand offen. Somit wird die Versorgungsleitung also entlang der Gehäusewand in die Dose gesteckt. Dies führt zu einem vereinfachten Verbinden der Versorgungsleitung mit dem Stecker und zu einer kompakten Ausbildung der Batterie. Zudem ist die Verbindung der Versorgungsleitung mit der Dose auf diese Weise besser geschützt.The box is preferably open parallel to the housing wall. The supply line is thus plugged into the socket along the housing wall. This leads to a simplified connection of the supply line to the plug and to a compact design of the battery. In addition, the connection of the supply line to the socket is better protected in this way.
Die Batterie kann in beliebigen Anwendungen zum Versorgen zumindest eines Verbrauchers zum Einsatz kommen.The battery can be used in any application to supply at least one consumer.
Insbesondere kommt die Batterie in einem Kraftfahrzeug zur Versorgung zumindest eines elektrischen Verbrauchers zum Einsatz. Vorstellbar ist es, das Kraftfahrzeug mittels der Batterie anzutreiben. Das heißt insbesondere, dass die Batterie eine Traktionsbatterie ist. Dabei ist die Batterie vorteilhaft mit einem elektrischen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs, insbesondere über die Versorgungsleitung, verbunden.In particular, the battery is used in a motor vehicle to supply at least one electrical load. It is conceivable to drive the motor vehicle using the battery. This means in particular that the battery is a traction battery. In this case, the battery is advantageously connected to an electric drive motor of the motor vehicle, in particular via the supply line.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch
-
1 eine stark vereinfachte, schematische Darstellung einer Batterie mit einer Vorbaugruppe und einem elektrischen Stecker, -
2 ein isometrischer Schnitt durch die Batterie im Bereich der Vorbaugruppe, -
3 eine Explosionsdarstellung der Vorbaugruppe, -
4 eine Explosionsdarstellung der Batterie im Bereich der Vorbaugruppe, -
5 einen Schnitt durch die Batterie im Bereich der Vorbaugruppe.
-
1 a highly simplified, schematic representation of a battery with a pre-assembly and an electrical connector, -
2 an isometric section through the battery in the pre-assembly area, -
3 an exploded view of the pre-assembly, -
4 an exploded view of the battery in the pre-assembly area, -
5 a section through the battery in the area of the front assembly.
Eine Vorbaugruppe 10, wie sie in den
Das Gehäuse 2 weist eine dem Volumen 3 zugewandte Innenseite 5, nachfolgend auch als Gehäuseinnenseite 5 bezeichnet, sowie eine vom Volumen 3 abgewandte Außenseite 6, nachfolgend auch als Gehäuseaußenseite 6 bezeichnet, auf. Die Batterie 1 umfasst einen Stecker 8 zur elektrischen Verbindung mit den Batteriezellen 4. Der Stecker 8 ist, wie beispielsweise
Wie den
Wie insbesondere den
In dem in den
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind, wie insbesondere
Der Steckersockel 10 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen ein Kunststoffkörper 118, insbesondere ein Spritzgusskörper 119. der Steckersockel 10 ist also insbesondere durch Spritzguss aus Kunststoff hergestellt und zusammenhängend bzw. monolithisch.In the exemplary embodiments shown, the
Wie insbesondere
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorbaugruppe 10, wie insbesondere den
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der wenigstens einen elektrischen Leitungen 111 zwischen der Leiterplatte 103 und dem zugehörigen Steckersockel 101 angeordnet und mittels der zumindest einen Vorbauverbindung 105 mit dem Steckersockel 101 und der Leiterplatte 103 mechanisch verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Leitung 111 zwischen der Leiterplatte 103 und dem zugehörigen Steckersockel 101 angeordnet. Wie Insbesondere
Wie beispielsweise
Wie beispielsweise den
Wie beispielsweise den
In dem in
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- 2021-12-08 DE DE102021213963.9A patent/DE102021213963A1/en active Pending
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